Ch3-4-2 核能及其工程应用

13-1牛顿的绝对时空观3-2狭义相对论的基本原理3-3相对论的时空观3-4核能及其工程应用2思考题恒星发射巨大能量的来源?34567891011Theuseofnuclearenergy—AngelorDevilNuclearsubmarineNuclear-poweredaircraftcarrierNuclearpowerplantHydrogenbombMarinenuclearpowerNuclearpowerAtomicbombNuclearweapons12thecoalof18thcentury1920s-1960sNaturalgasOilCoalNuclearenergy21stcenturySolarEnergyNewEnergyCoalRenewableEnergy20thcenturyNaturalgasOilNuclearenergy13Theworld‘spopulationover60million，Increaseofmorethan2timesthelate19thcentury，Energyconsumptionincreasedby16times.14RenewableEnergywaterpowerWindEnergyTidalpowerScalesubjecttoenvironmental,seasonalandgeographicalconstraintsNowLackofdevelopmenttechnologysolarenergy15Marine核裂变Nuclearfission核聚变NuclearFusion氘（来自海水）、锂Deuterium(fromsea),lithium40亿万吨2千多亿吨Ifrealizedcontrollablefusion,thosecanuseofbillionsofyears铀、钍矿石Ifalluse,canbeusedfor2400～2800yearsUraniumandthoriumores16Nuclearenergyisadouble-edgedsword1718192021辐射剂量大陆地射线电器辐射建筑材料天然辐射医疗辐射辐射剂量不大核辐射宇宙射线花岗岩222324structureofnon-pollutingenergyNuclearpoweristhesafest,cleanestandmostcost-effectivepowerresources2526ThepeacefuluseofnuclearenergyIn1951,theUSAuseaplutoniumproductionreactorintheheattestgeneration,Britain,France,theSovietUnionandChina,followedbytheestablishmentofanumberofnuclearpowerplants.27Thecurrentstructureoftheworld'senergy世界能源消费结构（2000年）煤40%石油25%天然气22%核能8%其它5%世界电力能源结构（2000年）其它2%核能17%水力18%天然气15%石油11%煤37%Fossilfuelsfor85%oftotalenergy.Fossilfuelsfor30%ofthetotalelectricalenergy.28ThepeacefuluseofnuclearenergyintheworldThemid-70soflastcentury,theworldenteredtheclimaxofthedevelopmentofnuclearpowerplantsAmerica'snuclearpowerplants(104)29Thereareover441nuclearpowerplantsintheworld,accountingfor17%ofworldelectricitysupply(2005)Thepeacefuluseofnuclearenergyintheworld3031Shareoftheworld'snuclearpowergeneration（2005）3233•核能缺点：•1.核能电厂会产生放射性废料。•2.核能发电厂热效率较低，热污染较严重。•3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。•4.核能电厂选址受环境影响较大。•5.核电厂如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。1.Nuclearpowerplantwillproduceradioactivewaste.2.Nuclearpowerplanthaslowerthermalefficiencyandbadheatpollution.3.Nuclearpowerplantneedslargeinvestmentcost,thepowercompanyhashigherfinancialrisk.4.Thesiteofnuclearpowerplantislargelydeterminedbyenvironment.5.Thereleaseintotheexternalenvironmentbecauseoftheaccidentwilldamagetheecologyandpeople.3435中国核电发展前景分析目前，核电发展在中国能源发展建设中担负着两个重要任务：一是满足目前电力增长的硬需求。二是要调整现在的能源产业结构。“核能是一种清洁能源，在中国环境问题日益严重的形势下，发展核电是极具战略意义的。”他介绍说，“目前中国核电占总发电量的比重依然比较小，即便完成‘十二五’规划国家计划的6000万千瓦的目标，也与世界核电平均占比相差甚远。”一、调整能源结构的优先选择二、避免过分依赖不可再生能源核电的优势在于不排放二氧化硫、烟尘、氮氧化物和二氧化碳，以核电替代部分煤电，不但可以减少煤炭的开采、运输和燃烧总量，而且是电力工业减排污染物的有效途径，也是减缓地球温室效应的重要措施，对于发展迅速、环境压力较大的中国来说，再合适不过。核电站还可以大大减少燃料的运输量。一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。铀燃料运输与储存都很方便。从长远来看核电更有优势，由于核电设施使用寿命要比火电长30年左右，而且核电燃料成本只有20%，而煤电为50%以上，所以在核电提完折旧费以后，其成本也会大幅降低。现在法国、比利时、德国、英国等国核电的成本已经低于煤电，美国核电生产成本仅为每度1．72美分。发展核电的战略意义TheadvantagesanddisadvantagesofnuclearenergyAdvantagesofnuclearenergy:1.Nuclearpowerdoesnotcauseairpollutionanddoesnotproducecarbondioxidewhichaggravatesglobalwarming.2.Nuclearfuelhassmallsizesoitiseasyfortransportationandstorage.3.Fuelcostsaccountsforalowerproportioninthecostofnuclearpowergeneration.4.Richinnuclearmaterial.Disadvantagesofnuclearenergy:1.Nuclearpowerplantwillproduceradioactivewaste.2.Nuclearpowerplanthaslowerthermalefficiencyandbadheatpollution.3.Nuclearpowerplantneedslargeinvestmentcost,thepowercompanyhashigherfinancialrisk.4.Thesiteofnuclearpowerplantislargelydeterminedbyenvironment.5.Thereleaseintotheexternalenvironmentbecauseoftheaccidentwilldamagetheecologyandpeople.3738原子弹（nuclearweapon）核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。例：核弹爆炸。钚23920kg，爆炸后生成物的质量比原来小万分之一。求释放了多少能量？解：∆E=∆mc2=1.8×1014J相当于多少度电相当于多少吨TNT当量？1471.81051010003600度电几百万吨